CN104098094A - 一种吸附磷化氢的活性炭及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸附磷化氢的活性炭及其制备方法,涉及一种活性炭领域。本发明解决目前黄磷尾气中的磷化氢净化难度高及能源浪费等问题。该吸附磷化氢的活性炭及其制备方法是将蒙脱土、高岭土、焦煤及锯末混合后经破碎和磨粉后得混合料,将所述混合料与改性剂及水按比例拌匀并进行挤压成型得成型料;所述改性剂为甲硝胺、碘化钾及碳酸氢钠的混合液;将所述的成型料置入炭化炉中炭化后得炭化料;将所述的炭料置入活化炉中活化后得活性炭。使用本发明成本低廉、制作方便且常温下物理吸附磷化氢容量大。

Description

一种吸附磷化氢的活性炭及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种活性炭领域,特别是涉及一种吸附磷化氢的活性炭及其制备方法。
背景技术
黄磷是一种重要的化工产品,而我国又是世界上重要的产磷国和出口国。我国黄磷年产量达80万吨,同时约产生4.8亿立方的黄磷尾气,黄磷尾气直接排放到大气中不仅会造成资源浪费,而且污染环境,甚至危害身体健康,以致黄磷尾气净化回收利用被立为我国“十一五”化工环保攻关的重要课题。若将黄磷尾气中有价值的成份加以综合利用可以生产多种化工产品,但是由于黄磷尾气中混合的其它物质成份较多,所以对黄磷尾气净化分离难度大,从而阻碍了黄磷尾气的有效利用,特别是磷化氢的存在严重制约了黄磷尾气的资源化利用,因此黄磷尾气中磷化氢的吸附净化成为黄磷尾气资源化利用的关键技术。
目前,国内处理黄磷尾气中磷化氢的方法分为干法和湿法两类:干法为直接燃烧;湿法按脱磷剂的不同,又分为氧化还原吸收法和液相催化氧化法。
燃烧法属于传统的处理方法,目前国内大多数黄磷生产厂家均采用燃烧法处理黄磷尾气中的磷化氢,燃烧法工艺简单且实施容易,但燃烧法仅适用于黄磷尾气中高浓度磷化氢的处理,在处理过程中仍然会有部分磷化氢和磷酸雾排入大气中造成二次污染,而且燃烧法不能回收黄磷尾气中的一氧化碳,能源浪费巨大。
湿法中的氧化还原吸收法是利用磷化氢的还原性与含氧化剂的溶液反应来实现磷化氢的净化,此法中需要消耗氧化剂,脱磷效率与氧化剂浓度有关,而且在反应中氧化剂用量大,因而存在运行成本高、脱磷效果不稳定以及装置不易操作等缺点。湿法中的液相催化氧化法是利用磷化氢的强还原性与活性炭上的活性组分发生化学反应生成磷氧化物后再利用磷氧化物在活性炭上的被吸附能力远大于磷化氢这一特点实现黄磷尾气中磷化氢的净化,因此湿法中液相催化氧化法所使用的活性炭是利用活性炭上的活性组分进行化学反应的原理来净化磷化氢,然而附加有活性组分的活性炭价格高且使用周期短,这无疑是增加了企业净化黄磷尾气中磷化氢的成本,给企业带来较大的经济负担,所以开发具有物理吸附磷化氢气体功能的活性炭来降低企业净化成本而成为各企业净化黄磷尾气中磷化氢气体急需解决的重要技术难题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,提供一种成本低廉、制作方便且常温下物理吸附磷化氢容量大的活性炭及其制备方法。
为实现上述目的,本发明提供一种吸附磷化氢的活性炭的制备方法,包括如下步骤:
(1)将蒙脱土、高岭土、焦煤及锯末混合后经破碎和磨粉后得混合料,将所述混合料与改性剂及水按比例拌匀并进行挤压成型得成型料;所述蒙脱土、高岭土、焦煤及锯末的重量份比为20~25∶15~20∶50~60∶1~10,所述混合料、改性剂及水的重量份比为80~85∶3~50∶10~15;所述改性剂为甲硝胺、碘化钾及碳酸氢钠的混合液;
(2)将所述的成型料置入炭化炉中炭化得炭化料;
(3)将所述的炭料置入活化炉中活化后得活性炭。
上述制备方法中,所述甲硝胺、碘化钾及碳酸氢钠混合液的改性剂中的甲硝胺、碘化钾、碳酸氢钠及水的重量份比为1~3∶0.5~1.5∶0.5~1.5∶98~100。
上述制备方法中,所述炭化的温度为850℃~980℃,所述炭化的时间为0.5小时~1.2小时。
上述制备方法中,所述活化的温度为800℃~900℃,所述活化的时间为1小时~2小时。
本发明还提供了由上述方法制备的活性炭。
本发明的活性炭制备及使用结果表明,有如下优点:
1、制作吸附磷化氢气体的活性炭的原料来源广泛,制备工艺简便易行,生产成本低廉;
2、由于本发明采用上述原料及制备方法进行配制,因此本发明的活性炭不但具有物理吸附磷化氢的功能,而且本发明的活性炭对磷化氢吸附容量为一般湿法中液相催化氧化法使用的活性炭所净化的磷化氢工作容量的2倍,成为磷化氢气体吸附专用的活性炭,为活性炭系列产品添加了新的产品。
3、本发明的活性炭对磷化氢进行物理吸附解析后更有利于采用化学方法进行回收或合成其它化工原料,从而实现废物利用,符合国家环保要求。
4、本发明活性炭便于实现变温吸附并回收磷化氢。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
本发明下述实施例中的磷化氢工作容量为单位体积的活性炭材料对磷化氢的饱和吸附量与规定条件下经干燥空气吹扫后仍保留的磷化氢量之差值。
采用美国ASTMD5228-92标准,磷化氢工作容量的测试方法具体如下:将已知体积和重量的活性炭吸附磷化氢气体至饱和,记录饱和时的吸附量;然后在规定的条件下,用干燥空气吹扫炭层,损失的重量就是磷化氢工作容量,并以每100ml的活性炭损失的磷化氢重量来表示。
活性炭磷化氢工作容量(BWC)按下式计算:
BEC=m2-m3/m1-m0×ρ×100
式中:BWC为磷化氢工作容量,g/100ml;
ρ为活性炭的装填密度,g/ml;
m0为样品管和塞子的质量,g;
m1为活性炭、样品管和塞子的质量,g;
m2为饱和吸附磷化氢的活性炭、样品管和塞子的质量,g;
m3为经吹扫的活性炭、样品管和塞子的质量,g。
实施例一吸附磷化氢的活性炭的制备
(1)将蒙脱土、高岭土、焦煤及锯末按20∶15∶60∶1混合后经破碎和磨粉后得混合料,将所述混合料与改性剂及水按80∶3∶10比例拌匀并进行挤压成型得成型料;所述改性剂是甲硝胺、碘化钾、碳酸氢钠及水按比例为1∶0.5∶0.5∶98的混合液。
(2)将所述的成型料置入炭化炉中850℃温度下炭化0.5小时后得炭化料;
(3)将所述的炭料置入活化炉中800℃温度下活化1小时后得活性炭。
本实施例制备的活性炭性能指标如表1所示,其中BWC可高达29g/100ml。
表1
时间(min) 5 10 15 20
吸附量g 15 20 25 29
实施例二吸附磷化氢的活性炭的制备
(1)将蒙脱土、高岭土、焦煤及锯末按22∶18∶55∶5混合后经破碎和磨粉后得混合料,将所述混合料与改性剂及水按82∶25∶12比例拌匀并进行挤压成型得成型料;所改性剂是甲硝胺、碘化钾、碳酸氢钠及水按比例为2∶1∶1∶99的混合液。
(2)将所述的成型料置入炭化炉中950℃温度下炭化1小时后得炭化料;
(3)将所述的炭料置入活化炉中850℃温度下活化1.5小时后得活性炭。
本实施例制备的活性炭性能指标如表2所示,其中BWC可高达31.5g/100ml。
表2
时间(min) 5 10 15 20
吸附量g 16.5 21 26.1 31.5
实施例三吸附磷化氢的活性炭的制备
(2)将蒙脱土、高岭土、焦煤及锯末按25∶20∶60∶10混合后经破碎和磨粉后得混合料,将所述混合料与改性剂及水按85∶50∶15比例拌匀并进行挤压成型得成型料;所改性剂是甲硝胺、碘化钾、碳酸氢钠及水按比例为3∶1.5∶1.5∶100的混合液。
(2)将所述的成型料置入炭化炉中980℃温度下炭化1.2小时后得炭化料;
(3)将所述的炭料置入活化炉中900℃温度下活化2小时后得活性炭。
本实施例制备的活性炭性能指标如表3所示,其中BWC可高达30.7g/100ml。
表3
时间(min) 5 10 15 20
吸附量g 15.4 22 25.7 30.7

Claims (5)

1.一种吸附磷化氢的活性炭的制备方法,包括如下步骤:
(1)将蒙脱土、高岭土、焦煤及锯末混合后经破碎和磨粉后得混合料,将所述混合料与改性剂及水按比例拌匀并进行挤压成型得成型料;所述蒙脱土、高岭土、焦煤及锯末的重量份比为20~25∶15~20∶50~60∶1~10,所述混合料、改性剂及水的重量份比为80~85∶3~50∶10~15;所述改性剂为甲硝胺、碘化钾及碳酸氢钠的混合液;
(2)将所述的成型料置入炭化炉中炭化后得炭化料;
(3)将所述的炭料置入活化炉中活化后得活性炭。
2.根据权利要求1所述的吸附磷化氢的活性炭的制备方法,其特征在于,所述改性剂中的甲硝胺、碘化钾、碳酸氢钠及水的重量份比为1~3∶0.5~1.5∶0.5~1.5∶98~100。
3.根据权利要求1或2所述的吸附磷化氢的活性炭的制备方法,其特征在于,所述炭化的温度为850℃~980℃,所述炭化的时间为0.5小时~1.2小时。
4.根据权利要求1所述的或2所述的吸附磷化氢的活性炭的制备方法,其特征在于,所述活化的温度为800℃~900℃,所述活化的时间为1小时~2小时。
5.权利要求1-4中任一所述方法制备的活性炭。
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